一种具有隔离通信功能的光伏组件及接线盒制造技术

本实用新型专利技术涉及一种具有隔离通信功能的光伏组件及接线盒。光电耦合器或红外发射管与红外接收管、电流和电压及温度传感器、微处理器、旁路二极管等电子元器件通过印刷电路板与光伏组件连接。电子开关和旁路开关并联，并与光伏组件的正极或负极串联。本实用新型专利技术能够解决光伏组件的信息检测与性能分析，光伏组件之间隔离通信，光伏组件与外部装置隔离通信，光伏组件的通与断控制，电弧和过流及漏电保护，解决器件散热不良等。上述功能全部或部分封装在光伏组件接线盒中，以降低光伏系统成本，简化安装与维护，提高系统的可靠性和可控性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光伏组件及接线盒的隔离通信及控制，具体涉及一种用于解决光伏组件之间及与外部装置隔离通信，光伏组件的通与断控制，信息检测及故障保护的智能光伏组件及接线盒。
技术介绍
光伏系统需要高可靠性及低成本的通信与控制，完善的异常监测，施工简易与组网方便。而基于光伏组件级别的技术支撑则显得尤为重要。目前的通信多数基于无线电磁波实现，电磁波通信存在系统复杂和成本高，易被干扰，损耗大，组网信道数量受限等问题。电磁波通信无法支撑组件级别的通信需求，尤其在大型光伏系统中。光伏系统发生电弧或过流或漏电等异常故障时，需要及时断开光伏组件。因此、低插入损耗与高可靠性的保护开关是关键。而机械式开关存在严重的开关电弧问题，电子开关存在导通损耗过大的问题。光伏组件级别的故障保护是系统保护必不可少的基础支撑，而常规的开关无法解决组件级别的开关控制。现有光伏组件接线盒功能单一，内部发热器件散热不良。应用环境温度过高或组件背面通风不良时，问题则更加突出。随着光伏发电特别是建筑光伏的发展，如何检测出每块光伏组件的电压与电流和温度信息及通信控制?如何有效的检测出光伏系统的串联电弧与并联电弧及过流和漏电等故障并自动保护?如何方便消防救援和维护需要而切断或闭合每块光伏组件?如何解决光伏组件接线盒内部器件的散热不良？急需一款散热优良的接线盒，一款具有信息检测与通信和控制功能，以及具有各种故障检测与自动保护功能的智能光伏组件。
技术实现思路
本技术的目的在于实现光伏组件的信息检测，光伏组件之间隔离通信，光伏组件与外部装置隔离通信，光伏组件的通与断控制，故障检测与保护，改善器件散热和绝缘性能等。上述功能全部或部分封装在光伏组件接线盒中，以降低光伏系统成本，简化安装与维护，提高系统的可靠性和可控性。为实现上述目的，本技术采用了以下技术方案：一种具有隔离通信功能的光伏组件及接线盒，接线盒包括由接线盒上壳与接线盒下壳构成的接线盒壳体、印刷电路板、电子元器件、隔离收发器件、通信连接器插座、通信连接器插头、通信电缆、光伏组件电缆和光伏组件汇流条；所述印刷电路板与接线盒下壳或接线盒上壳固定；所述光伏组件电缆及光伏组件汇流条分别与印刷电路板连接；所述电子元器件和所述隔离收发器件分别焊接在印刷电路板上；所述隔离收发器件的收发端口与接线盒内部通信电路A连接，隔离收发器件的隔离收发端口与通信连接器插座连接；所述通信连接器插头与接线盒内部通信电路B连接；光伏组件的通信连接器插头与相邻光伏组件的通信连接器插座连接，若干块光伏组件构成光伏阵列，各光伏组件通过隔离收发器件实现相互隔离通信。所述隔离收发器件由第一光电耦合器和第二光电耦合器两个光电耦合器组成，第一光电耦合器的发射端与第二光电耦合器的接收端构成收发端口，第二光电耦合器的发射端与第一光电耦合器的接收端构成隔离收发端口。所述隔离收发器件由第一红外收发器和第二红外收发器两个红外收发器组成，第一红外发射管与第一红外接收管构成收发端口，第二红外发射管与第二红外接收管构成隔离收发端口。所述第一红外发射管和第一红外接收管与接线盒内部通信电路A连接；所述第二红外发射管和第二红外接收管与接线盒内部通信电路B连接；所述第一红外发射管和第一红外接收管与第二红外发射管和第二红外接收管，分别封装在通信连接器插座和通信连接器插头中，或分别封装在接线盒壳体中。所述通信连接器插座固定在接线盒壳体上，所述通信连接器插头用通信电缆引出接线盒壳体外部；或所述通信连接器插座和通信连接器插头均固定在接线盒壳体上；或用通信电缆将通信连接器插座和通信连接器插头引出接线盒壳体外部。所述通信连接器插头或通信连接器插座与外部装置的通信分配器连接，且外部装置的通信分配器与光伏组件通过外部隔离收发器件或隔离收发器件实现相互隔离通信；多个通信分配器并行连接在通信总线及电源母线上；多路通信总线及电源母线与通信控制器连接。通信控制器分别与并行在通信总线上所有的通信分配器通信；通信控制器与外部设备连接，并可通过互联网实现系统组网通信。通信控制器通过查询方式获得每个通信分配器的数据；通信控制器可发送通用控制代码，控制所有光伏组件及通信分配器。通信总控制器与多个通信控制器连接，实现系统容量放大；通信总控制器与外部设备连接，通过互联网实现系统组网通信。通信控制器将控制信息送给通信分配器，通信分配器通过隔离收发器件发送给光伏组件，光伏组件将控制信息通过隔离收发器件按照光伏组件的通信串联顺序依次发送给每块光伏组件。光伏组件分别执行接收到的控制信息。光伏系统上电建立通信后，光伏组件或通信分配器自动编码ID地址，光伏组件或通信分配器也可以预先编码ID地址。所述光伏阵列中第一块光伏组件将信息发送到下一块光伏组件中，下一块光伏组件将自身信息与接收到的上一块光伏组件的信息打包往下发送，最后一块光伏组件将接收到的信息与自身信息打包，发送到外部装置（通信分配器）；所述外部装置（通信分配器）将控制信息发送到光伏阵列中最后一块光伏组件，最后一块光伏组件将信息往上一块光伏组件发送，直至发送到第一块光伏组件。外部装置可以通过查询方式获取光伏组件的部分或全部信息。所述电子元器件包括电流传感器、电压传感器、温度传感器、隔离收发器件和微处理器；所述电流传感器串联在光伏组件的正极或负极上；所述电压传感器并联在光伏组件的正极与负极之间；所述温度传感器与光伏组件的背板接触；所述微处器采集电流传感器和电压传感器及温度传感器的信号；所述微处理器通过隔离收发器件与相邻光伏组件或外部装置通信。光伏系统发生电弧时，相关光伏组件的电流和电压产生异常波动，波动的频率范围和幅值占比范围相对确定。通过波动频率与波动幅值占比区别正常工作时的波动特性，来确定电弧故障是否发生。微处理器控制光伏组件的通或断，以及发送故障信息到外部装置。所述电子元器件还包括电子开关和旁路开关；所述电子开关与旁路开关并联连接，再与光伏组件的正极或负极串联连接；导通控制，电子开关优先导通，旁路开关滞后导通；关断控制，旁路开关先断开，电子开关后关断。当外部装置检测到光伏系统电弧故障时，用通信方式将电弧故障控制信息发送至相应的光伏组件中，控制光伏组件的通或断。当光伏系统检修或遇到紧急状况时，控制光伏组件从阵列中断开；当检修完毕或紧急状况解除，及时将光伏组件从阵列中恢复导通。为了降低成本和提高性能，采用电子开关与机械式旁路开关并联，再与光伏组件的正极或负极串联。机械式旁路开关具有导通阻抗低和压降损耗小的特点，电子开关具有导通和断开无电弧及开关速度快的特点。导通控制先开通电子开关后闭合机械式旁路开关，断开控制先断开机械式旁路开关后关断电子开关。为了进一步降低损耗，机械式旁路开关使用常闭静态触点开关控制，机械式旁路开关只有在断开控制时消耗能源。系统上电后，机械式开关进行维护开关动作，防止机械式旁路开关的常闭静态触点长期不动作而发生材料粘接。所述电子元器件还包括设置在接线盒内部的多个旁路二极管。接线盒内每个旁路二极管的阴极与光伏组件的负极之间连接电压传感器，检测与旁路二极管并联的太阳能电池组串的电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有隔离通信功能的光伏组件及接线盒，其特征在于：包括由接线盒上壳（2）与接线盒下壳（1）构成的接线盒壳体、印刷电路板（3）、电子元器件、隔离收发器件（4）、通信连接器插座（9）、通信连接器插头（8）、通信电缆（10）、光伏组件电缆（31）和光伏组件汇流条（7）；所述印刷电路板（3）与接线盒下壳（1）或接线盒上壳（2）固定；所述光伏组件电缆（31）及光伏组件汇流条（7）分别与印刷电路板（3）连接；所述电子元器件和所述隔离收发器件（4）分别与印刷电路板（3）连接；所述隔离收发器件（4）的收发端口（39）与接线盒内部通信电路A（37）连接，隔离收发器件（4）的隔离收发端口（40）与通信连接器插座（9）连接；所述通信连接器插头（8）与接线盒内部通信电路B（38）连接；光伏组件（5）的通信连接器插头（8）与相邻光伏组件的通信连接器插座（9）连接，若干块光伏组件（5）构成光伏阵列，各光伏组件通过隔离收发器件（4）实现相互隔离通信。

【技术特征摘要】
1.一种具有隔离通信功能的光伏组件及接线盒，其特征在于：包括由接线盒上壳（2）与接线盒下壳（1）构成的接线盒壳体、印刷电路板（3）、电子元器件、隔离收发器件（4）、通信连接器插座（9）、通信连接器插头（8）、通信电缆（10）、光伏组件电缆（31）和光伏组件汇流条（7）；所述印刷电路板（3）与接线盒下壳（1）或接线盒上壳（2）固定；所述光伏组件电缆（31）及光伏组件汇流条（7）分别与印刷电路板（3）连接；所述电子元器件和所述隔离收发器件（4）分别与印刷电路板（3）连接；所述隔离收发器件（4）的收发端口（39）与接线盒内部通信电路A（37）连接，隔离收发器件（4）的隔离收发端口（40）与通信连接器插座（9）连接；所述通信连接器插头（8）与接线盒内部通信电路B（38）连接；光伏组件（5）的通信连接器插头（8）与相邻光伏组件的通信连接器插座（9）连接，若干块光伏组件（5）构成光伏阵列，各光伏组件通过隔离收发器件（4）实现相互隔离通信。
2.根据权利要求1所述的一种具有隔离通信功能的光伏组件及接线盒，其特征在于：所述隔离收发器件（4）由第一光电耦合器和第二光电耦合器两个光电耦合器（32）组成，第一光电耦合器的发射端（33）与第二光电耦合器的接收端（34）构成收发端口（39），第二光电耦合器的发射端（33）与第一光电耦合器的接收端（34）构成隔离收发端口（40）。
3.根据权利要求1所述的一种具有隔离通信功能的光伏组件及接线盒，其特征在于：所述隔离收发器件（4）由第一红外发射管与第一红外接收管构成收发端口（39），第二红外发射管与第二红外接收管构成隔离收发端口（40）。
4.根据权利要求3所述的一种具有隔离通信功能的光伏组件及接线盒，其特征在于：所述第一红外发射管和第一红外接收管与接线盒内部通信电路A（37）连接；所述第二红外发射管和第二红外接收管与接线盒内部通信电路B（38）连接；所述第一红外发射管和第一红外接收管与第二红外发射管和第二红外接收管，分别封装在通信连接器插座（9）和通信连接器插头（8）中，或分别封装在接线盒壳体中。
5.根据权利要求1所述的一种具有隔离通信功能的光伏组件及接线盒，其特征在于：所述通信连接器插座（9）固定在接线盒壳体上，所述通信连接器插头（8）用通信电缆（10）引出接线盒壳体外部；或所述通信连接器插座（9）和通信连接器插头（8）均固定在接线盒壳体上；或用通信电缆（10）将通信连接器插座（9）和通信连接器插头（8）引出接线盒壳体外部。
6.根据权利要求1所述的一种具有隔离通信功能的光伏组件及接线盒，其特征在于：所述通信连接器插头（8）或通信连接器插座（9）与外部装置的通信分配器（27）连接，且外部装置的通信分配器（27）与光伏组件（5）通过外部隔离收发器件（24）或隔离收发器件（4）实现相互隔离通信；...

【专利技术属性】
技术研发人员：余晓东，张光琴，仲继寿，余润洁，
申请(专利权)人：安徽长远绿色能源有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽;34